Teorie relativity a s ní spojená dilatace času a kontrakce délky při rychlosti světla jsou pro nás nepředstavitelné jevy. Přesto na Zemi neustále dopadá nespočet mionů, který tyto vlastnosti potvrzuje.
Každou vteřinu
spousta kosmického záření, hlavně jader helia a vodíku, dopadá na atmosféru Země. Nevíme, odkud je, ale víme, že když
naráží do molekul vzduchu, vytváří spršku
dalších elementárních částic. Mezony, pozitrony, elektrony,
neutrony, neutrina a miony. Víme to, protože na povrchu
máme jejich detektory.
Ty sledují směr
a energii těchto částic a studujeme je
kvůli reliktnímu záření. Ale na detekování velkého
množství mionů je něco fascinujícího, protože v laboratoři mají
poločas rozpadu jen 1,5 mikrosekundy. Potom se rozpadnou
na elektron, pozitron a neutrina. Ano, řecké písmeno mí
se používá u mionů i mikrosekund. Může to být matoucí. Ale poločas mionů
je skoro mikrosekunda, takže je to krásně příhodné.
Každopádně když máte spoustu mionů, po 1,5 mikrosekundy
vám jich zbude jen 50 %. A po 3 mikrosekundách jen 25 %. Po 10 mikrosekundách
už jich bude jen 0,1 %. Miony nežijí dlouho. Průměrně 2,2 mikrosekundy. Jen pro představu, světlo je tak rychlé,
že za vteřinu sedmkrát obletí Zemi.
Ale za 2,2 mikrosekundy
urazí jen 660 metrů. Méně než půl míle. I miony letící rychlostí světla by urazily kilometr nebo dva,
pak by se jich většina rozpadla. To je daleko méně
než 20 nebo 30 kilometrů, které miony urazí
na cestě z atmosféry na povrch. Jak miony urazí desítky kilometrů,
aniž by se rozpadly?
Když by měly být schopny
urazit méně než kilometr? Dilatace času. Ano, protože miony
letí skoro rychlostí světla, jejich čas plyne pomaleji. Při 99,5 % rychlosti světla jejich 2,2 mikrosekundy
je jako našich 22 mikrosekund. To je dost času na to,
aby mion urazil aspoň 6 kilometrů místo půl kilometru.
A rychlejší miony s vyšší energií by ještě snáze
dorazily k našim detektorům. Při 99,995 % rychlosti světla by průměrný mion žil 220 mikrosekund a před rozpadem
urazil alespoň 66 kilometrů. Z našeho pohledu je množství
mionů detekovaných na povrchu Země přímým důkazem
pro speciální relativitu a dilataci času. Ale co z perspektivy mionů?
Kde opravdu
žijí jen 2,2 mikrosekund? Odpověď na to
také vychází z relativity. Z kontrakce délky. Z perspektivy mionů
se hýbe Země a atmosféra 99,995 % rychlosti světla
směrem k mionu. A délka pohybujících objektů
se ve velké rychlosti zmenšuje. Tady se padesát kilometrů atmosféry pro mion zmenší na půl kilometru.
Což je dost málo, aby to urazil
i mion žijící jen 2,2 mikrosekund. Vlastně z této
perspektivy to urazila Země. Ale v rychlosti 300 metrů
za mikrosekundu a vzdálenosti 500 metrů Země nemá problém
dorazit k mionu, než se rozpadne. Tohle je jeden z nejúžasnějších
důkazů speciální teorie relativity. Jednoznačná dilatace času
nebo kontrakce vzdálenosti pro objekty letící
téměř rychlostí světla. Doslova by se sem nedostaly,
kdyby dilatace času neexistovala.
Šaman BoboPublikováno: 7 let
88%4:52
94%3:53
92%9:16
89%5:35
89%4:56
87%3:12